匀泡剂在软泡生产中的作用机理
发布时间：2021-07-05 16:21:00 作者：中实化工
有机硅表面活性剂（Silicone surfactant），也叫做
匀泡剂、泡沫稳定剂，俗称硅油。由于其表面张力小、安全性好和生理惰性，不仅能胜任普通表面活性剂不能使用的场合，而且在环保法规日益严格的形势下博得更多的关注。在聚氨酯泡沫塑料生产中，聚醚改性的匀泡剂通常是加在聚氨酯白料中的一种助剂，添加量仅仅0.5%-2%之间，起着稳定泡沫、乳化原料体系、后期帮助泡沫开孔的作用，对聚氨酯泡沫塑料的泡孔结构、机械强度、透气率、导热系数等性能指标和产品质量有着重要的影响。本文将从深层次的角度分析匀泡剂的作用原理。
作用一 乳化、增溶
聚氨酯泡沫用聚醚改性的匀泡剂多为聚醚接枝型或嵌段型（亲水基和疏水基都处于主链上）结构，如以下典型的结构是聚硅氧烷-氧化烯烃的相嵌共聚物[1]：
其中聚硅氧烷链段呈疏水性，聚氧化烯烃链段呈亲水性，它们的并存起到界面定向的作用，改善各种原料的相容性，并可以把分散粒径变小变成微乳液状，使得它们可以乳化成均匀体系。我们称之为增溶、乳化作用。
作用二 降低表面张力
匀泡剂降低了物料的表面张力，搅拌时容易使混入的空气形成气泡核，这些气泡核起到类似“晶核”的作用，反应时产生的CO2进入即生成气泡，并不断成长。在这里匀泡剂起到了成核的作用。
核化过程结束后，新生成的气体向已有气泡中扩散以及吸收反应放出的热量，气泡开始膨胀，泡沫体积不断增大。构成气泡壁的液膜，在重力和表面张力的作用下向相邻的气泡的间隙排液，导致气泡壁减薄，气泡容易***或并成大气泡，导致塌泡或粗孔。这种情形下，匀泡剂的特殊作用就是在气液界面形成一层粘度较高的表面活性层，赋予气泡液膜一定的伸缩弹性和较高粘度，减弱了排液现象，使得膨胀中的气泡得以稳定。
按经典成核理论来解释的话，通过以下公式我们可以看到，降低表面张力，就降低了形成气泡所需的吉布斯自由能，所以在同等的搅拌条件下，形成气泡的直径越小，数量越多，当后期破泡开孔时才能得到细密均匀的泡孔结构。在这里匀泡剂起到了稳定气泡的作用。
作用三 溶解和分散聚脲的能力
聚氨酯原料反应初期，发泡反应会产生不溶性的聚脲，是一种消泡剂，可以帮助泡沫开孔和爆孔，但这个过程不能发生在发泡反应和凝胶反应达到平衡（即泡沫升到***点而且泡沫强度已能支撑自身的重量时）前发生，否则会出现泡沫塌陷的情况。这时匀泡剂通过其聚醚链段中***，可以在发泡初期溶解聚脲，延迟了其在反应体系中的析出，同时还是使后期析出的聚脲均匀分布在尚未凝固的泡沫塑料基体上，这样不但防止了塌泡现象，还通过聚脲和匀泡剂间强有力的耦合作用增强了泡沫塑料基体的支撑力。这里匀泡剂起到了稳定泡沫的作用。
软泡匀泡剂的性能评价，一般从活性高低和工艺宽容度上来考虑。
匀泡剂活性的高低反映在对聚脲的分散能力。一般来说，若聚醚活性较低，可采用高活性的匀泡剂，延迟溶解聚脲的时间，但高活性的匀泡剂操作范围较窄，易造成泡沫质量问题，在选择时要特别注意。若聚醚是***和***的共聚物，这种聚醚溶解聚脲的能力较强，适宜采用中等活性的匀泡剂。而某些高密度（40~50
kg/m3）泡沫中，则需要低活性的匀泡剂。
工艺宽容度则是指允许配方或工艺条件在一定范围内变动而不影响泡沫性能。在软泡生产的每一个配方中，匀泡剂的加入量有一个下限，低于此量会造成塌泡或泡孔粗大，逐步提升用量到适当程度，可获得***的开孔泡沫塑料。如果用量持续升高时，泡沫闭孔率提高，直至影响泡沫的压缩***变形、压陷硬度和回弹性等性能。那么在保证良好泡沫性能的前提下，匀泡剂添加量范围的宽窄，就是其工艺宽容度的体现。
综上，就是匀泡剂在聚氨酯软泡生产中的作用机理，你学到了吗？
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